Principio infrarrojo y uso de iluminación LED
Espectroscopia infrarroja
La luz que la gente puede ver a simple vista se llama luz visible, y la longitud de onda de la luz visible es de 380-750nm. El orden de la longitud de onda de la luz visible de corto a largo es luz púrpura→ luz azul→ luz verde→ luz verde→ luz gris→ luz → luz verde. La luz con una longitud de onda más larga que la luz roja se llama luz infrarroja, o luz infrarroja (infrarroja). La luz infrarroja es la luz que las personas no pueden ver a simple vista.
La distribución de longitud de onda de parte de la luz es la siguiente:
Luz violeta (O.40~0.43μm); luz azul (0.43 ~ 0.47μm); luz cian (0.47 ~ 0.50μm); luz verde (0.50 ~ 0.56μm); luz amarilla (0.56 ~ 0.59μm); luz naranja ( 0.59 ~ 0.62μm); luz roja (0.62 ~ 0.76μm); infrarrojo (0.76 ~ 1000μm); la luz infrarroja se puede dividir en:
1. Infrarrojo cercano (760 ~ 3000nm); 2. Infrarrojo medio (3000 ~ 60000rim); 3. Infrarrojo lejano (6000 ~ 150000nm).
Cualquier objeto con temperatura en la naturaleza irradiará rayos infrarrojos, pero las longitudes de onda de los rayos infrarrojos irradiados son diferentes. Según los experimentos, las longitudes de onda infrarrojas (energía) irradiadas por el cuerpo humano se concentran principalmente en unos 10.000 nm. De acuerdo con las características de la longitud de onda infrarroja del cuerpo humano, si se utiliza un dispositivo de detección, se puede detectar el infrarrojo irradiado por el cuerpo humano y se pueden eliminar otras ondas de luz innecesarias.
Se puede lograr el propósito de detectar información sobre la actividad humana. Por lo tanto, ha aparecido un producto sensor que detecta los rayos infrarrojos del cuerpo humano. El sensor infrarrojo del cuerpo humano se hace de acuerdo con el principio de piroelectricidad.
Principio piroeléctrico
El sensor infrarrojo del cuerpo humano es un tipo de producto de detección hecho mediante el uso del principio del efecto piroeléctrico. ¿Cuál es el efecto piroeléctrico? Es un fenómeno en el que se generan cargas eléctricas debido a los cambios de temperatura.
Con el fin de ilustrar claramente el efecto piroeléctrico también aparece. Ilustre con un diagrama.
La Figura 1 es un diagrama esquemático de una curva de cambio de temperatura: la Figura 2 es un diagrama esquemático de una curva de estado de cambio de carga de la superficie del sensor causada por un cambio de temperatura; La Figura 3 es un diagrama esquemático de una curva de salida de cambio de voltaje causada por un cambio de carga en la superficie del sensor.
En la etapa inicial (T) de la Fig. 1, la temperatura del sensor infrarrojo piroeléctrico no cambia sin radiación infrarroja, la carga en la superficie del sensor está en un estado neutralizado y los electrones positivos y negativos son iguales (A). En este momento, el sensor no tiene salida ( 0). Figura l La segunda etapa (T+△T), cuando hay un cambio de temperatura. Bajo la radiación infrarroja del cuerpo humano, si la temperatura del sensor infrarrojo piroeléctrico aumenta en △T, la carga en la superficie del sensor cambiará en consecuencia, como se muestra en la Figura 2(B). Si el cambio de temperatura es △T, el cambio de carga correspondiente producirá un cambio △V. Por lo tanto, el sensor emite △V. A medida que pasa el tiempo, la superficie del sensor re-adsorberá los iones en el aire y se cancelará entre sí para alcanzar el estado neutralizado como se muestra en la Figura 2c. En este momento, el sensor vuelve a ninguna salida (O). Como se muestra en la figura 3.
Cuando la temperatura desciende, la temperatura vuelve a su estado original (T), y su estado de polarización libre se muestra en la Figura 2D. Dado que el proceso de disminución y cambio de temperatura (en términos relativos) es opuesto al aumento de temperatura, el proceso de cambio de carga en la superficie del sensor es justo lo contrario del proceso de cambio cuando se eleva, que es un proceso inverso.
Por lo tanto, la señal de salida del sensor es un △V, como se muestra en la Figura 3. De la misma manera, a medida que pasa el tiempo, la superficie del sensor se re-adsorberá iones en el aire, y la señal de salida del sensor será cero de nuevo.
La señal de salida del sensor para todo el proceso de detección de la información de la actividad humana se muestra en la Figura 3. No es difícil ver en el diagrama de salida del sensor que la salida de señal por una acción del sensor a las actividades humanas es una forma de onda completa. En el experimento. Si la señal es amplificada por un amplificador, y luego observada con un osciloscopio, será un pulso positivo y un pulso negativo. En otras palabras, una señal de movimiento detectada por la salida del sensor es similar a una señal de pulso de l Hz completa.
Sensor infrarrojo
En el sensor piroeléctrico, el sensor de un solo elemento se utilizó en el pasado. Debido a que el sensor de un elemento se ve más afectado por factores como la luz perdida, el efecto de aplicación es relativamente pobre. Por lo tanto, las unidades de detección de doble elemento ahora se utilizan comúnmente. Este tipo de sensor tiene las siguientes ventajas:
1. Tiene las características de alta sensibilidad.
2. Los dos dispositivos de la unidad están conectados en revés. Por lo tanto, la entrada de rayos infrarrojos al mismo tiempo se cancelará entre sí, y no hay salida. Esto aumenta la estabilidad a la luz perdida externa, los cambios de temperatura ambiental y los efectos de vibración externa (ver Figura 5).
Debido a la impedancia de entrada extremadamente alta del sensor infrarrojo piroeléctrico, es muy fácil introducir ruido.
Por lo tanto, es necesario realizar el tratamiento de blindaje electromagnético en el sensor, por lo que se adopta el paquete de metal y se deja a tierra la carcasa. De esta manera, se puede lograr el propósito de proteger el ruido del desorden.
En la naturaleza, la energía térmica irradiada por todos los objetos es proporcional a su propia temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura de un objeto, más corta será la longitud de onda máxima de su energía térmica radiada. Un cuerpo humano con una temperatura de 36-37 °C irradia rayos infrarrojos con una energía térmica máxima de aproximadamente 900-1000nm. Por lo tanto, la presencia o ausencia del cuerpo humano puede ser detectada por un sensor infrarrojo piroeléctrico.
Con el fin de evitar la influencia de la luz solar y las luces de iluminación en el proceso de monitoreo de la presencia o ausencia del cuerpo humano, generalmente se agrega un filtro a la superficie del sensor infrarrojo piroeléctrico. Al mismo tiempo, debido a que el cuerpo humano se mueve lentamente, también es necesario llevar alta eficiencia, enfoque fresnel lente y otros accesorios pueden satisfacer las necesidades reales de uso.
